《汽车发动机构造与维修》-项目三

任务一配气机构的概述一、配气机构的作用配气机构的作用是按照发动机各缸的做功顺序及每缸工作循环的要求,在合适的时刻开启和关闭进、排气门,实现发动机的换气。目前,四行程汽车发动机都采用气门式配气机构。其功用是按照发动机的工作顺序和工作循环的要求,定时开启和关闭各缸的进、排气门,使新气进入气缸、废气从气缸排出。所谓新气,对于汽油机就是汽油与空气的混合物,对于柴油机则为纯净的空气。进入气缸内的新气数量或称进气量对发动机性能的影响很大。进气量越多,发动机的有效功率和转矩越大。下一页返回任务一配气机构的概述因此,配气机构首先要保证进气充分,进气量尽可能多;同时,废气要排除干净,因为气缸内残留的废气越多,进气量越少。其次,配气机构的运动件应该具有较小的质量和较大的刚度,以使配气机构具有良好的动力特性。二、配气机构的布置型式配气机构主要分为气门配气和气口配气。汽车发动机普遍采用气门配气机构。气门配气机构由气门组和气门传动组两部分组成,每组的零件组成则与气门的位置、凸轮轴的位置和气门驱动形式等有关。配气机构的布置形式可按气门的位置、凸轮轴的位置、凸轮轴的传动方式、每个气缸的气门数及其排列方式等分为不同类型。上一页下一页返回任务一配气机构的概述1.气门的布置型式配气机构按气门的布置位置不同,分为气门顶置式配气机构(见图3-1(a))和气门侧置式配气机构(见图3-1(b))。现代汽车发动机均采用顶置式气门配气机构。其结构总成如图3-2所示,进、排气门置于气缸盖内,气门头朝下,倒挂在气缸盖上。2.凸轮轴的布置型式配气机构按凸轮轴的布置位置不同,可分为下置式、中置式和顶置式三种,如图3-3所示。凸轮轴置于曲轴箱内的配气机构为凸轮轴下置式配气机构,其典型结构示意如图3-4所示。上一页下一页返回任务一配气机构的概述其中气门组零件包括气门12、气门座圈13、气门导管11、气门弹簧10、气门弹簧座9和气门锁夹8等;气门传动组零件则包括凸轮轴1、挺柱2、推杆3、摇臂7、摇臂轴4和气门间隙调整螺钉6等。当凸轮的上升段顶起挺柱时,经推杆和气门间隙调整螺钉推动摇臂绕摇臂轴摆动,压缩气门弹簧使气门开启。当凸轮的下降段与挺柱接触时,气门在气门弹簧力的作用下逐渐关闭。由于曲轴与凸轮轴位置靠近,只用一对正时齿轮传动,使得传动系统结构比较简单。四行程发动机每完成一个工作循环,每个气缸进、排气一次。这时曲轴转两周,而凸轮轴只转一周,所以曲轴与凸轮轴的转速比或传动比为2∶1。上一页下一页返回任务一配气机构的概述凸轮轴下置式配气机构的主要优点是凸轮轴与曲轴位置靠近,可以简单地用一对齿轮传动。缺点是零件多,传动链长,整个机构的刚度差。在高转速时,可能破坏气门的运动规律和气门的正时启闭。因此多用于转速较低的发动机,如货车用的柴油机等。凸轮轴中置式配气机构的凸轮轴布置在气缸体上部,如图3-5所示,

由凸轮轴经过挺柱直接驱动摇臂。与凸轮轴下置式配气机构相比,省去了推杆,从而减轻了配气机构的往复运动质量,增大了机构的刚度,其更适用于较高转速的发动机。有些凸轮轴中置式配气机构的组成与凸轮轴下置式配气机构没有什么区别,只是推杆较短而已,如YC6105Q、6110A、依维柯8210、22S和福特2.5ID等发动机都是这种机构。上一页下一页返回任务一配气机构的概述凸轮轴顶置式配气机构的凸轮轴直接布置在气缸盖上。凸轮轴可直接通过摇臂来驱动气门或由凸轮轴直接驱动气门,如图3-6所示,它省去了挺柱和推杆,使往复运动质量大大减小。其主要优点是运动件少,传动链短,整个机构的刚度大,适合于高速发动机。由于气门排列和气门驱动形式的不同,凸轮轴顶置式配气机构有多种多样的结构形式。根据顶置气门凸轮轴的个数,又分为单顶置凸轮轴(SOHC)和双顶置凸轮轴(DOHC)两种。单顶置凸轮轴仅用一根凸轮轴同时驱动进、排气门,结构简单,布置紧凑。双顶置凸轮轴由两根凸轮轴分别驱动进气门和排气门,如图3-7所示。上一页下一页返回任务一配气机构的概述如图3-8所示的捷达王轿车发动机即采用双顶置凸轮轴配气机构。进气凸轮轴2和排气凸轮轴1分别驱动进气门7和排气门6。进气凸轮轴与排气凸轮轴分开安装后,有利于多气门布置,该发动机每个气缸有5个气门。气门数目越多,发动机的充气效率越高(当发动机转速达4000r/min时,充气效率可大于1.0;而当发动机转速为6000r/min时,充气效率仍不低于0.9),发动机功率也就越大。在工作容积不变的条件下,仅仅是单缸气门就由2个变成了5个,轿车的功率提高了近40%。3.凸轮轴的传动方式上一页下一页返回任务一配气机构的概述凸轮轴由曲轴带动旋转,它们之间的传动方式有齿轮传动、链传动及齿形带传动等几种。1)齿轮传动在凸轮轴下置、中置式配气机构中,由于凸轮轴与曲轴位置较近,大多数采用圆柱正时齿轮传动。汽油机一般只用一对正时齿轮,即曲轴正时齿轮和凸轮轴正时齿轮。柴油机需要同时驱动喷油泵,所以增加一个中间齿轮,如图3-9所示。为了啮合平稳,减小噪声和磨损,正时齿轮一般都用斜齿轮并用不同材料制成,曲轴正时齿轮常用钢来制造,而凸轮轴正时齿轮则用铸铁或夹布胶木制成。上一页下一页返回任务一配气机构的概述2)链传动链传动特别适合于凸轮轴上置式配气机构,如图3-10所示。为使工作中链条有一定的张力而不致脱链,通常装有导链板和张紧装置等。链传动的主要问题是其工作可靠性和耐久性不如齿轮传动,它的传动性能主要取决于链条的制造质量。现代伊兰特等轿车发动机配气机构即采用链传动。3)齿形带传动高速汽车发动机上还广泛采用齿形带代替传动链,如图3-11所示。这种齿形带用氯丁橡胶制成,中间夹有玻璃纤维以增加强度。采用齿形带传动,能减小噪声和结构质量,对降低成本也有好处。上一页下一页返回任务一配气机构的概述一汽丰田卡罗拉和捷达/高尔夫、上海桑塔纳型轿车发动机配气机构均采用齿形带传动。4.气门数目及排列方式发动机通常都采用每缸两气门,即一个进气门和一个排气门的结构。为了进一步改善气缸的换气性能,在结构允许的条件下,应尽量增大进气门头部的直径。当气缸直径较大、活塞平均线速度较高时,每缸一进一排的气门结构就不能保证良好的换气质量,因此,在很多中、高级新型轿车和运动型汽车发动机上普遍采用每缸多气门结构,有三、四、五气门,其中尤以四气门发动机为数最多,如图3-12所示。上一页下一页返回任务一配气机构的概述四气门发动机每缸有两个进气门和两个排气门,如图3-13所示。其突出优点是气门通过面积大,进气充分,排气彻底,发动机的转矩和功率得以提高。另外,每缸采用四个气门,每个气门的头部直径较小,每个气门的质量减轻,运动惯性力减小,有利于提高发动机转速。还有,四气门发动机多采用篷形燃烧室,火花塞布置在燃烧室中央,有利于燃烧。缺点是发动机零件数目增多,制造成本增加。丰田卡罗拉、现代朗动、大众高尔夫、别克威朗等发动机均为四气门发动机。三气门发动机每缸两个进气门、一个排气门,排气门头部直径比进气门大。与两气门发动机相比,进气量明显增加,其他方面不如四气门发动机,特别是火花塞很难布置在燃烧室中央,对燃烧不利。斯巴鲁J12、丰田A2E等配置每缸三气门的发动机。上一页下一页返回任务一配气机构的概述五气门发动机每缸三个进气门、两个排气门,如图3-14所示。这种结构能够明显增加进气量,在这方面比四气门还优越。但是结构也变得非常复杂,尤其是增加了燃烧室表面积,对燃烧不利。捷达王EA113型、三菱3G81型等发动机均为五气门发动机。当每缸采用两气门时,气门的布置有两种方式,一种是将所有气门沿机体纵向轴线排成一列的方式,这样相邻两缸同名气门就有可能合用一个气道,并得到较大的气道通过截面;另一种方式是将进、排气门交替布置,每缸单独占用一个气道,这样有助于气缸盖冷却均匀。柴油机中为避免进气受到预热而影响充气效率,把进、排气道分别置于气缸盖的两侧。上一页下一页返回任务一配气机构的概述汽油机的进、排气道通常置于气缸盖的同一侧,以便排气对进气进行预热。当每缸采用四气门时,气门排列也有两种方式。一种是同名气门排成两列,如图3-15(a)所示,另一种是同名气门排成一列,如图3-15(b)所示。前一种布置方式,所有气门可由一个凸轮轴通过T形驱动件同时驱动,结构简单,但由于两个气门串联,会影响充气效率且使前后两排气门热负荷不均匀,故不常采用;后一种方案在组织进气涡流、保证排气门及缸盖热负荷均匀等方面都具有优越性,但一般需用两根凸轮轴分别驱动进气门和排气门,结构稍显复杂。上一页下一页返回任务一配气机构的概述三、气门间隙发动机工作时,气门及其传动件,如挺柱、推杆等都将因温度升高而膨胀伸长。如果气门及其传动件之间,在冷态时无间隙或间隙过小,则在热态下,气门及其传动件的受热膨胀势必会引起气门关闭不严,造成发动机在压缩和做功行程中漏气,从而使功率下降,严重时甚至不易起动。为此,发动机在冷态下,当气门处于关闭状态时,在气门与传动件之间留有适当的间隙,以补偿气门受热后的膨胀量,此间隙称为气门间隙。气门间隙的大小由发动机制造厂根据试验确定,一般在冷态时,进气门的间隙为0.25~0.30mm,排气门的间隙为0.30~0.35mm。上一页下一页返回任务一配气机构的概述气门间隙过大,将影响气门的开启量,同时在气门开启时会产生较大的冲击响声。为了能对气门间隙进行调整,在摇臂(或挺柱)上装有调整螺钉及锁紧螺母。图3-16所示为东风雪铁龙发动机气门间隙值。轿车发动机普遍采用液力挺柱,液力挺柱的长度能自动调整,故不需要预留气门间隙,也没有气门间隙调整装置。上一页返回任务二配气相位一、配气相位的定义进入气缸内的新气量越多,发动机的动力性越好。影响进气量的因素很多,而进、排气门开启和关闭的时刻便是其中之一。理论上,四行程发动机的进气门是当活塞到达上止点时开启、下止点时关闭;排气门则是当活塞到达下止点时开启、上止点时关闭。进气时间和排气时间各占180°曲轴转角。但由于现代汽车发动机转速很高,活塞每一行程历时相当短。因此,现代发动机多采用延长进、排气门开启时间,使气门早开和晚闭来改善进、排气状况。下一页返回任务二配气相位用曲轴转角表示的进、排气门实际开闭时刻和开启持续时间,称为配气相位。通常用相对于上、下止点曲拐位置的曲轴转角的环形图来表示,这种图形称为配气相位图,如图3-17所示。二、进气门配气相位1.进气提前角在排气行程接近终了、活塞到达上止点之前,进气门便开始开启,从进气门开始开启到活塞移到上止点所对应的曲轴转角α称为进气提前角。进气门提前开启的目的是:保证进气行程开始时进气门已开大,减小进气阻力,使新鲜气体能顺利地充入气缸。2.进气延迟角上一页下一页返回任务二配气相位在进气行程下止点过后,活塞又上行一段,进气门才关闭。从下止点到进气门关闭所对应的曲轴转角β称为进气延迟角。进气门延迟关闭的目的是:由于活塞到达下止点时,气缸内压力仍低于大气压力,且气流还有相当大的惯性,故可以利用气流惯性和压力差继续进气。由此可见,进气门开启持续时间内的曲轴转角,即进气持续角为α+180°+β。α角一般为10°~30°,β角一般为40°~80°。三、排气门配气相位1.排气提前角在做功行程接近终了,活塞到达下止点之前,排气门便开始开启。从排气门开始开启到下止点所对应的曲轴转角γ称为排气提前角。上一页下一页返回任务二配气相位排气门提前开启的目的是:当做功行程活塞接近下止点时,气缸内的气体还有0.30~0.5OMPa的压力,此压力对做功的作用已经不大,但仍比大气压力高,可利用此压力使气缸内的废气迅速地自由排出,待活塞到达下止点时,气缸内只剩0.11~0.12MPa的压力,使排气行程所消耗的功率大为减小,此外,高温废气迅速排出还可以防止发动机过热。2.排气延迟角活塞越过上止点后,排气门才关闭。从上止点到排气门关闭所对应的曲轴转角δ称为排气延迟角。排气门延迟关闭的目的是:由于活塞到达上止点时,气缸内的残余废气压力高于大气压力,加之排气时气流有一定的惯性,故仍可以利用气流惯性和压力差把废气排放得更干净。上一页下一页返回任务二配气相位由此可见,排气门开启持续时间内的曲轴转角,即排气持续角为γ+180°+δ。γ角一般为40°~80°,δ角一般为10°~30°。四、气门叠开一般进气门早开和排气门晚关,在排气终了和进气开始,活塞处于上止点附近的一段时间内,进、排气门同时开启,这种现象称为气门叠开。进、排气门同时开启过程对应的曲轴转角,称为气门叠开角。气门叠开角的大小为α+δ。由于新鲜气流和废气流的流动都有一定的惯性,在短时间内是不会改变流向的,因此只要气门叠开角选择适当,就不会有废气倒流入进气管及新鲜气体随同废气排出的可能性。上一页下一页返回任务二配气相位相反,进入气缸内部的新鲜气体可增加气缸内的气体压力,有助于废气的排出。不同发动机,由于其结构型式、转速各不相同,因而配气相位也不相同。同一台发动机转速不同也应有不同的配气相位,转速越高,提前角和迟后角也应越大,采用可变配气相位的发动机可以做到这一点,而不变配气相位发动机只适用于某一常用的转速。上一页返回任务三气门组的主要零件配气机构由气门组和气门传动组组成。气门组包括气门、气门导管、气门座和气门弹簧等主要零部件。气门传动组主要包括凸轮轴、凸轮轴正时齿轮(带轮或链轮)、挺柱、推杆、摇臂和摇臂轴等。气门组的作用是实现气缸的密封。气门组的组成如图3-18所示,主要有气门、气门座、气门导管、气门弹簧等零件。一、气门气门的功用与结构。气门分进气门和排气门。气门的功用是与气门座相配合,对气缸进行密封,并按工作循环的要求定时开启和关闭,使新鲜气体进入气缸,并使废气排出气缸。下一页返回任务三气门组的主要零件气门由头部和杆部两部分组成,头部用来封闭进、排气通道,杆部在气门开闭过程中起导向作用。由于气门是在高温、高压、散热困难、润滑差、受燃气体中腐蚀介质的腐蚀等很差的工作条件下工作的,所以要求气门材料必须有足够的刚度、强度,且耐高温和耐磨损。通常进气门采用中碳合金钢(如镍钢、镍铬钢和铬钼钢等),排气门则采用耐热合金钢(如硅铬钢、硅铬钼钢等)。另外,为了改善气门的导热性能,可在气门内部充注金属钠,如图3-19所示。由于钠在970℃时为液态,液态钠可将气门头部的热量传给气门杆,冷却效果十分明显。奥迪A6轿车发动机排气门即采用充钠气门,长城汽车也在2015年技术展示中展示了所研制的充钠气门。上一页下一页返回任务三气门组的主要零件充钠气门就是在气门内充入金属钠,它可以更好地将气门头部的热量带走,降低气门的金属疲劳。充钠气门一般由上、下两部分组成,而它的制造难度也在于如何将二者焊接起来。气门是由头部和杆部构成的,两部分用圆弧连接。气门头部由气门顶部和密封锥面组成,而气门杆部的形状取决于气门弹簧座的固定方式。气门顶部的形状主要分为平顶、喇叭形顶和球面顶三种形式,如图3-20所示。目前使用最多的是平顶气门头部。平顶气门头部结构简单,制造容易,吸热面积较小,质量小,进、排气门均可采用。上一页下一页返回任务三气门组的主要零件喇叭形顶头部与杆部的过渡部分具有一定的流线型,气流流通较便利,可减小进气阻力,但其顶部受热面积较大,故多用于进气门,而不宜用于排气门。球面顶气门头部的强度高,排气阻力小,废气清除效果好,适用于排气门,但球形气门顶部的受热面积大,质量和惯性力也大,加工较困难。气门密封锥面是与杆身同心的圆锥面,用来与气门座接触,起到密封气道的作用。采用密封锥面的目的有以下几方面:(1)能获得较大的气门座合压力,以提高密封性和导热性。(2)气门落座时有定位作用。上一页下一页返回任务三气门组的主要零件(3)避免使气流拐弯过大而降低流速。(4)能挤掉接触面的沉淀物,起到自洁作用。气门密封锥面与顶平面之间的夹角称为气门锥角,如图3-21所示。气门锥角一般做成45°,有的发动机进气门做成30°,这是因为在气门升程相同的情况下,气门锥角小,可获得较大的气流通过截面积,进气阻力较小。但锥角较小的气门头部边缘较薄,刚度较小,使用中容易变形,导致气门头部与气门座的密封性和导热性变差。因为排气门温度较高,导热要求也很高,故排气门的锥角多为45°。虽然气流阻力较大,但由于排气压力高,故影响不大。上一页下一页返回任务三气门组的主要零件一般气门锥角比气门座或气门座圈锥角小0.5°~1°,其作用是使两者不以锥面的全宽接触,这样可以增加密封锥面的接触压力,加速磨合,并能切断和挤出两者之间的积垢和积炭,保持锥面良好的密封性,进行气门铰削,如图3-22所示。气门顶边缘与气门密封锥面之间应有一定的厚度,一般为1~3mm,以防止在工作中受冲击损坏或被高温气体烧坏。气门头部直径越大,气门口通道截面就越大,进、排气阻力就越小。由于最大尺寸受燃烧室结构的限制,考虑到进气阻力比排气阻力对发动机性能的影响大得多,为尽量减小进气阻力,进气门直径往往大于排气门。另外,排气门稍小些还不易变形。上一页下一页返回任务三气门组的主要零件气门杆与气门导管配合,为气门开启和关闭过程中的上下运动导向。气门杆是圆柱形,在气门导管中不断上、下往复运动。气门杆部应具有较高的加工精度和较小的表面粗糙度值,与气门导管保持正确的配合间隙,以减小磨损和起到良好的导向、散热作用。气门杆尾部结构取决于气门弹簧座的固定方式,如图3-23所示。常用的结构是用剖分成两半的锥形锁片4来固定气门弹簧座,如图3-23(a)所示,这时气门杆1的尾部可切出环形槽来安装锁片;也可以用锁销5来固定气门弹簧座3,如图3-23(b)所示,对应的气门杆尾部应有一个用来安装锁销的径向孔。上一页下一页返回任务三气门组的主要零件二、气门导管气门导管的功用与结构。气门导管的功用是为气门的运动导向,保证气门的往复直线运动和气门关闭时能正确地与气门座贴合,并为气门杆散热。气门导管通常单独加工,再压入气缸盖的承孔中。由于润滑较困难,气门导管一般用含石墨较多的铸铁或粉末冶金制成,以提高自润滑效果。气门导管的结构如图3-24所示。为便于调换或修理,气门导管内、外圆柱面经加工后压入气缸盖导管孔中,然后再精铰内孔。为了防止气门导管在使用过程中松落,有的发动机对气门导管用卡环定位,使气门弹簧下座将卡环压住,导管就有了可靠的轴向定位。上一页下一页返回任务三气门组的主要零件气门杆与气门导管之间一般留有0.05~0.12mm的间隙,使气门杆能在导管中自由运动。三、气门座气门座的功用与结构。气缸盖上的进、排气道与气门锥面相结合的部位称为气门座,它也有相应的锥面。气门座与气门头部一起对气缸起密封作用,同时接收气门头部传来的热量,起到对气门散热的作用。气门座的形式有两种:一种是直接在气缸盖上镗出;另一种是单独加工后镶嵌在气缸盖承孔中,如图3-25所示。上一页下一页返回任务三气门组的主要零件直接在气缸盖上镗出的气门座散热效果好,使用中不会脱落而造成事故,但存在着耐高温和耐磨损性差及不便于修理更换等缺点。气门座圈用耐热合金钢或耐热合金铸铁制成,然后镶嵌入气缸盖的气门座圈孔中。它不但耐高温、耐磨损、耐腐蚀,而且使用寿命长,易于更换;缺点是导热性差、加工精度高,如果与气缸盖承孔配合不良,使用中可能发生脱落而造成事故。四、气门弹簧气门弹簧的功用和结构。气门弹簧是圆柱形或圆锥形螺旋弹簧,位于气缸盖与气门杆尾端弹簧座之间。上一页下一页返回任务三气门组的主要零件其功用是克服气门关闭过程中气门及传动件所产生的惯性力,保证气门及时落座并与气门座或气门座圈紧密贴合,同时也可防止气门在发动机振动时因跳动而破坏密封。因此要求气门弹簧具有足够的刚度和安装预紧力。气门弹簧多采用优质合金钢丝卷绕成螺旋状,弹簧两端磨平,以防止工作中弹簧产生歪斜,如图3-26(a)所示。为了提高弹簧的疲劳强度,弹簧丝表面要进行磨光、抛光或喷丸处理。弹簧丝表面还必须进行发蓝或磷化处理,以免在使用中生锈。为了防止弹簧发生共振,可采用变螺距的圆柱形弹簧,如图3-26(b)所示。上一页下一页返回任务三气门组的主要零件大多数高速发动机一个气门装有同心安装的内、外两根气门弹簧,如图3-26(c)所示,这样不但可以防止共振,而且当一根弹簧折断时,另一根仍可维持工作。此外,还能减小气门弹簧的高度。当装用两根气门弹簧时,气门弹簧的螺旋方向和螺距应各不相同,这样可以防止折断的弹簧圈卡入另一个弹簧圈内。一汽丰田卡罗拉、大众POLO、本田飞度发动机均采用双气门弹簧。上一页返回任务四气门传动组的主要零件气门传动组的作用是使气门按发动机配气相位规定的时刻及时开、闭,并保证规定的开启时间和开启高度。由于配气机构的布置型式多样,故气门传动组的差别也很大。气门传动组通常由凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂和摇臂轴等组成,如图3-27所示。一、凸轮轴凸轮轴的功用与结构。如图3-28所示,凸轮轴上加工有凸轮1、凸轮轴轴颈2等。凸轮用于保证各缸进、排气门按一定的工作次序和配气相位及时开、闭。凸轮轴通过轴颈固定在气缸体或气缸盖上。下一页返回任务四气门传动组的主要零件对于下置式凸轮轴的汽油机还具有驱动分电器等的螺旋齿轮4及驱动汽油泵的偏心轮3等结构。凸轮受到气门间歇性开启的周期性冲击载荷,因此要求凸轮表面要耐磨,且凸轮轴要有足够的韧性和刚度。凸轮轴一般用优质钢模锻而成,也有的用合金铸铁或球墨铸铁铸造而成。凸轮和轴颈的工作表面经热处理后需进行精磨和抛光,以使其具有足够的硬度和耐磨性。凸轮是凸轮轴上的重要组成部分。凸轮的轮廓决定了气门升程、气门开闭的持续时间和运动规律。凸轮的轮廓形状如图3-29所示。O点为凸轮轴的旋转中心,圆弧EA为凸轮的基圆。当凸轮按图3-29所示方向转过EA圆弧时,挺柱处于最低位置不动,气门处于关闭状态。上一页下一页返回任务四气门传动组的主要零件对于普通挺柱而言,凸轮转过A点后,挺柱开始上移,但由于气门间隙的存在,气门并没有开启。凸轮转至B点与挺柱接触时,气门间隙消除,气门开始开启。凸轮转到C点与挺柱接触时,气门开度达到最大。凸轮轴继续转动,挺柱开始下移,气门在气门弹簧的作用下开始关闭。当凸轮转到D点与挺柱接触时,气门完全关闭。此后,挺柱继续下落,出现气门间隙,至E点挺柱又处于最低位置。Φ对应着气门开启持续角,ρ1和ρ2则分别对应着消除和恢复气门间隙所需的转角。凸轮轮廓BCD圆弧段为凸轮的工作段,其形状决定了气门的升程及其升降过程的运动规律。上一页下一页返回任务四气门传动组的主要零件凸轮轮廓曲线是对称的,在凸轮轮廓与基圆结合处设有一小段缓冲段,以减小气门在打开和落座时的冲击,减小噪声与磨损。由于气门打开的BC段受力要大于落座的CD段,因此BC段的磨损要大于CD段。所以使用一段时间后,气门开启时间推迟,开启持续角减小,气门的升程有所降低,发动机的充气效率下降。大多数发动机凸轮轴上的一个凸轮驱动一个气门。对于每缸两气门配气机构而言,凸轮轴上凸轮的数量是缸数的两倍,其中半数为进气凸轮,驱动进气门;半数为排气凸轮,驱动排气门。由图3-30可以看出,同一气缸的进、排气凸轮的相对角位置是与既定的配气相位相适应的。上一页下一页返回任务四气门传动组的主要零件发动机各个气缸进、排气凸轮的相对角位置应符合发动机各缸的做功次序和做功间隔时间的要求。因此,根据凸轮轴的旋转方向以及各缸进、排气凸轮的工作顺序,就可以判定发动机的做功次序。如图3-28所示的四缸四行程发动机,每完成一个工作循环,曲轴须旋转两周而凸轮轴只旋转一周,在此期间,每个气缸都要进行一次进气或排气,且各缸进气或排气的时间间隔相等,即各缸进或排气凸轮彼此间的夹角均为360°/4=90°。由图3-28©可见,汽车发动机的做功次序为1-2-4-3(凸轮轴旋转方向,从前端向后看,如图中箭头所示)。如图3-30所示的六缸四行程发动机的做功次序为1-5-3-6-2-4,任何两个相继做功的气缸进气或排气凸轮间的夹角均为360°/6=60°。上一页下一页返回任务四气门传动组的主要零件凸轮轴由曲轴通过传动机构驱动,传动装置有正时齿轮、正时链轮和正时带轮等形式。曲轴正时齿轮(或正时链轮、正时带轮)与凸轮轴正时齿轮(或正时链轮、正时带轮)分别用键安装在曲轴和凸轮轴的前端,其传动比为2:1。传动机构安装时应特别注意曲轴正时齿轮(或正时链轮、正时带轮)与凸轮轴正时齿轮(或正时链轮、正时带轮)的相互位置关系。安装不当,会影响正确的配气相位和点火时刻,将严重影响发动机的动力性和经济性,甚至无法工作。一般制造厂出厂时都打有配对记号,称为正时记号,应严格按要求安装。如图3-31所示,齿轮上的点A应与点B相互对齐。上一页下一页返回任务四气门传动组的主要零件凸轮轴上置式发动机的正时记号通常有两处,一处为曲轴正时记号,一处为凸轮轴正时记号,安装时两处都必须对正。二、挺柱挺柱的作用是将凸轮的推力传递给推杆或气门杆,并承受凸轮轴旋转时所施加的侧向力。挺柱可分为普通挺柱和液力挺柱两种。1.普通挺柱配气机构采用的普通挺柱有筒式和滚轮式两种结构型式,如图3-32所示。大多数发动机采用筒式挺柱,筒式挺柱钻有通孔,便于筒内收集的机油流出对挺柱底面及凸轮加以润滑;另外,由于挺柱中间为空心,故其质量可较小。上一页下一页返回任务四气门传动组的主要零件大型柴油机采用滚轮式挺柱可以显著减少摩擦力和侧向力,但结构较复杂,质量较大。挺柱位于导向孔内,有些发动机的导向孔直接在缸体或缸盖上镗出,也有些发动机采用可拆式挺柱导向体,导向体固定在缸体上,挺柱装入导向体的导向孔内。挺柱工作时,由于受凸轮侧向推力的作用,会稍有倾斜,并且由于侧向推力方向是一定的,将引起挺柱与导管之间的单面磨损,同时挺柱与凸轮固定不变地在一处接触,也会造成磨损不均匀。因此,挺柱在结构上有的制成球面,而且把凸轮面制成带锥度形状,如图3-33所示,这样凸轮与挺柱的接触点偏离挺柱轴线,当挺柱被凸轮顶起上升时,接触点的摩擦力使其绕本身轴线转动,以达到磨损均匀的目的。上一页下一页返回任务四气门传动组的主要零件2.液力挺柱由于气门间隙的存在,发动机工作时,配气机构中将发生撞击而产生噪声。为解决这一矛盾,有些发动机采用了液力挺柱,如图3-34所示。液力挺柱由挺柱体3、油缸4、柱塞2、单向阀5、单向阀弹簧7和柱塞弹簧8等部件组成。挺柱体是液力挺柱的基础件,外圆柱面上加工有环形油槽,顶部内侧加工有键形油槽,中部内圆柱面与油缸配合。油缸内装有柱塞,两者存在着相对运动。单向阀弹簧将单向阀压靠在柱塞的阀座上,该弹簧还可以使挺柱顶面与凸轮轮廓线保持紧密接触,从而消除气门间隙。上一页下一页返回任务四气门传动组的主要零件油缸与柱塞、单向阀与单向阀弹簧装配在一起,构成了气门间隙补偿偶件。球阀将油缸下部和柱塞上部分隔成两个油腔。当球阀关闭时,上部为低压油腔、下部为高压油腔;当球阀打开时,上、下油腔连通。发动机工作时,机油可以通过缸盖上的主油道及专门设计的量孔、斜油孔进入挺柱体环形油槽,再经键形油槽进入柱塞上部的低压油腔,这样缸盖上主油道与液力挺柱的低压油腔之间便形成了一个通路。液力挺柱装在气缸盖上的挺柱孔内,挺柱顶面与凸轮接触,油缸底面则与气门杆端接触。液力挺柱的工作原理如图3-36所示。上一页下一页返回任务四气门传动组的主要零件当凸轮轴转动,凸轮的升程段与挺柱顶面接触时,挺柱在凸轮推动力作用下向下移动,高压腔内的机油被压缩,单向阀在压力差和单向阀弹簧的作用下关闭,高、低压油腔被分隔开。由于液体的不可压缩性,整个挺柱如同一个刚体一样下移推开气门并保证了气门升程。此时挺柱体上的环形油槽已离开了气缸盖上的进油位置,停止进油。当挺柱开始上行返回时,在弹簧向上顶压和凸轮下压的作用下,高压油腔继续封闭,液力挺柱仍可认为是一个刚体,直至上行到凸轮处于基圆即气门关闭时为止。上一页下一页返回任务四气门传动组的主要零件此时,气缸盖主油道中的机油经量油孔、斜油孔和挺柱体上的环形油槽再次进入挺柱的低压油腔,由于挺柱不再受凸轮推动力和气门弹簧力的作用,高压油腔中的机油与回位弹簧推动柱塞上行,高压油腔的油压下降,单向阀打开,低压油腔中的机油流入高压油腔,使两腔连通充满机油。这时,液力挺柱的顶面仍然和凸轮表面紧贴,从而起到了补偿气门间隙的作用。当气门受热膨胀时,柱塞和油缸做轴向相对运动,高压油腔中机油可经过油缸与柱塞间缝隙被挤入低压油腔。所以使用液力挺柱时,可以不预留气门间隙。一汽奥迪、捷达/高尔夫、宝来轿车及广本雅阁轿车和上海通用别克型轿车发动机均采用液力挺柱。上一页下一页返回任务四气门传动组的主要零件三、推杆采用下置凸轮轴式的配气机构,利用推杆将挺柱传来的力传给摇臂。推杆下端与挺柱接触,上端与摇臂调整螺钉接触。由于摇臂绕摇臂轴转动,推杆在做上下往复直线运动的同时,上端随摇臂一起做微量的摆动。为防止发生运动干涉,推杆下端做成球形,与挺柱的凹球面配合;推杆上端做成凹球面,与摇臂调整螺钉球形头部配合。这样还可以在接触面间储存一定的润滑油,减轻磨损。推杆的结构如图3-37所示。推杆承受压力,很容易变形。除要求有足够的刚度外,应尽可能做得短一些。推杆的材料通常是钢制的,对于缸体和缸盖都是铝合金制造的发动机,其推杆最好用硬铝制造。上一页下一页返回任务四气门传动组的主要零件推杆可以是实心的,也可以是空心的。钢制实心结构推杆同两端的球形或凹球形支座锻成一个整体,而铝制实心结构推杆在两端配以钢制的支座。空心推杆多采用冷拔无缝钢管制成,两端配以钢制的支座。两端的支座必须经过淬火和磨光处理,以保证其耐磨性。推杆的损伤主要表现为杆身弯曲变形、裂纹及两端头磨损等。气门推杆表面应光滑、平直,不得有裂纹;推杆杆身直线度误差应不大于0.30mm,否则应进行冷压校直处理;气门推杆两端头凹球或凸球磨损,可采用弹簧钢丝堆焊,再进行修磨。四、摇臂组件摇臂组件的结构。上一页下一页返回任务四气门传动组的主要零件摇臂是一个中间带有圆孔的不等长双臂杠杆,其作用是将推杆传来的力改变方向,作用到气门杆尾部使其推开气门。摇臂的长臂端部以圆弧形的工作面与气门尾端接触用以推动气门,如图3-38(a)所示;

短臂的端部有螺孔,用来安装调整螺钉及锁紧螺母,以调整气门间隙。螺钉的球头与推杆顶端的凹球座相连接。由于靠气门一端的臂长,所以在一定的气门升程下,可减小推杆、挺柱等运动件的运动距离和加速度,从而减小了工作中的惯性力。图3-38(b)所示为薄板冲压而成的摇臂,它与液力挺柱配合使用,所以摇臂上不安装气门间隙调整螺钉。上一页下一页返回任务四气门传动组的主要零件图3-39所示为气门摇臂组件,主要由摇臂、摇臂轴、摇臂轴支座及定位弹簧等组成。摇臂7通过摇臂衬套6空套在摇臂轴2上,摇臂轴是空心的,两端带有密封端盖1。摇臂轴又通过摇臂轴支座5、10、12固定在气缸盖上。摇臂上钻有油孔,润滑油从缸体、缸盖上的主油道和摇臂轴支座中的油道进入中空的摇臂轴,然后通过轴上的径向孔进入摇臂与摇臂轴之间进行润滑,再通过摇臂上的细小油道把润滑油输送到与推杆相配合的球形工作面进行润滑。为防止摇臂轴向窜动,在摇臂轴每两个摇臂之间都装有限位弹簧。摇臂由锻钢、可锻铸铁、球墨铸铁或铝合金制造。为提高耐磨性,在摇臂支座的轴孔内镶有青铜衬套或装有滚针轴承。上一页返回任务五配气机构的检查与调整一、配气机构的拆装及检查1.凸轮轴的拆卸(1)取下凸轮轴正时齿轮、半圆键。(2)按照先拆下第1、3道的轴承盖,再拆下第2、5道的轴承盖,最后拆下第4道的轴承盖的顺序拆下凸轮轴轴承盖,并按顺序放好。2.凸轮轴的装配(1)安装凸轮轴之前,先装上各轴承盖,检查凸轮轴孔是否错位。(2)安装凸轮轴时,第1缸的凸轮必须向上,不压迫气门。下一页返回任务五配气机构的检查与调整(3)装上轴承盖后,先按对角线交替旋紧第2和第5道的轴承盖,力矩为20N·m,然后再装上第1和第3道的轴承盖,最后装上第4道的轴承盖,旋紧全部轴承盖螺栓,力矩为20N·m。(4)安装凸轮轴油封,装上凸轮轴半圆键和正时齿轮,旋紧螺栓,力矩为80N·m。3.凸轮轴的检测若凸轮轴的弯曲和磨损超过要求,则更换凸轮轴。4.凸轮轴弯曲的检查上一页下一页返回任务五配气机构的检查与调整将凸轮轴两端轴颈置于平台上的V形垫块上,如图3-40所示,用百分表触头与中间轴颈的表面接触(应有1mm的压缩量),并缓慢转凸轮轴一圈,如最大弯曲度超过0.05mm,应进行冷压校正或更换,校正后的弯曲度应不大于0.03mm。5.凸轮轴轴颈尺寸检测凸轮轴轴颈磨损的检测:用外径千分尺测量凸轮轴轴颈尺寸,计算圆度和圆柱度误差。若凸轮轴轴颈尺寸的测量值小于磨损极限,则应更换新的凸轮轴。如图3-41所示。6.凸轮轴凸轮尺寸检测上一页下一页返回任务五配气机构的检查与调整凸轮轴凸轮尺寸的检测,如图3-42所示。(1)用检视法可以检查出凸轮表面擦伤和疲劳剥落、麻点等损伤。(2)用千分尺测量各个齿轮的高度值,与标准值对比,小于规定值即为磨损。7.凸轮轴轴向间隙检测凸轮轴的轴向间隙由凸轮前端的止推片厚度决定,止推片用两个螺栓固定在缸体上,止推片与凸轮轴第一轴颈端面的距离即是凸轮轴的轴向间隙,如图3-43所示。间隙过大,则增加止推片;反之,则减少止推片。上一页下一页返回任务五配气机构的检查与调整8.气门检测检测气门是否磨损和弯曲,气门工作锥面是否磨损或烧蚀、积炭,检查气门杆是否断裂,只要有损坏就应该更换新件,如图3-44所示。用气门拆装钳拆装,注意不能使气门钳压得过紧,否则会压坏气门油封,如图3-45所示。9.气门导管及气门油封检查气门导管磨损、油封老化或破损,会造成气门不密封、发动机烧机油、气门和气道上产生积炭等故障;新气门插入磨损的导管后会导致摆动过大;老化的油封橡胶脆硬,会损坏导管和油封,应更换,如图3-46所示。上一页下一页返回任务五配气机构的检查与调整10.气门弹簧检查弹簧长时间使用会导致其自由度变短、弹力变小,甚至断裂或变形,如图3-47所示。11.正时齿轮、正时链条、正时皮带检查以上零件磨损或损坏都会影响配气正时,甚至会损坏气门、导管等零件。齿轮在使用过程中可能会出现齿轮磨损、表面麻点,甚至断齿。正时链条磨损后会变长,传动噪声会变大,如磨损过大会断开,如图3-48所示。正时皮带易出现老化、龟裂,甚至断裂,如图3-49所示。上一页下一页返回任务五配气机构的检查与调整二、气门座铰销和气门研磨发动机在工作中,气门座及气门工作面会产生偏磨或烧蚀,造成工作锥面不密封、发动机漏气,此时需要更换气门或对气门进行研磨,更换气门座或对气门座进行铰销加工。发动机气缸的密封主要包括三处:活塞、活塞环和气缸之间的密封;缸垫的密封;气门和气门座的密封。1.气门气门由杆部和头部组成:杆部在导管内运动,为气门的运动导向;头部与气门座紧密贴合,以保证气缸的密封。如图3-50所示。上一页下一页返回任务五配气机构的检查与调整2.气门座气门座有两种结构型式,如图3-51所示,一种是制成单独的座圈,镶入缸盖;另一种是在缸盖上直接铰销成型。对于在缸盖上直接铰销成型的气门座,其有三个锥面:外锥面、内锥面和气门座工作锥面,如图3-52所示。气门落座时,与气门座工作锥面接触,在气门工作锥面上形成一个环状的接触面,接触面的宽度为1.2~1.8mm,接触面位于气门工作锥面的中间。如图3-53所示。接触面过宽(也即气门座工作锥面过宽),容易粘上杂物,影响气门的密封性能;若接触面过窄,密封性能也将下降。上一页下一页返回任务五配气机构的检查与调整3.注意在工作过程中,随着气门对气门座的撞击和高温烧蚀,气门和气门座的工作锥面出现麻点、烧蚀、凹陷,气门的密封性能下降。所以在发动机“大修”过程中,为了保证气门的密封性能,应更换气门,同时对气门座进行铰销和研磨(如果是气门座圈型式,则直接更换气门座圈),以保证气门接触面的宽度和位置合适,保证气门的密封性能,如图3-54和图3-55所示。三、气门间隙的调整在汽车的使用过程中,气门间隙通常会因配气机构零件的磨损变形而发生变化,导致气门间隙过大或过小而影响发动机的正常工作。上一页下一页返回任务五配气机构的检查与调整因此在汽车使用和维护时,应对气门间隙进行检查和调整,使之符合原厂规定。表3-1所示为常见汽车发动机的气门间隙。气门间隙的调整有二次调整法和逐缸调整法。1.二次调整法———“双排不进法”“双排不进法”的“双”指该缸的两个气门间隙均可调,“排”指该缸仅排气门间隙可调,“不”指两个气门间隙均不可调,“进”指该缸的进气门间隙可调。“双排不进法”的操作程序如下:(1)先将发动机的气缸按工作顺序等分为两组。上一页下一页返回任务五配气机构的检查与调整(2)将一缸活塞转动到压缩行程上止点位置,按双、排、不、进调整其一半气门的间隙。(3)转动曲轴一周,使末缸工作的气缸活塞达到压缩行程上止点位置,仍按双、排、不、进的方法调整其余一半气门的间隙。表3-2~表3-5所示为几种不同工作顺序的发动机可调气门的排列表。(4)进气门与排气门的确定①根据进、排气道确定进、排气门。②用转动曲轴的方法观察确定。当一缸活塞处于压缩行程上止点时,转动曲轴,观察一缸的两个气门,先动的为排气门,后动的为进气门,做好记号。上一页下一页返回任务五配气机构的检查与调整然后依次检查各缸,做好记号。(5)一缸压缩上止点的确定。①分火头判断法。记下一缸高压线位置,打开分电器盖,转动曲轴,当分火头与一缸高压线位置相对时,表示一缸在压缩上止点位置。②逆推法。转动曲轴,观察与一缸曲柄连杆轴颈同在一个方位的六(四)缸排气门打开又逐渐关闭到进气门动作瞬间,六(四)缸在排气上止点,即一缸在压缩上止点。③逐缸调整法。打开气门室盖,转动曲轴,使该缸活塞处于压缩上止点位置(该缸进、排气凸轮的基圆对准气门杆),此时可调整该缸进、排气门间隙。上一页下一页返回任务五配气机构的检查与调整转动曲轴,以同样的方法检查和调整其余各缸的气门间隙。四、正时皮带更换正时皮带在使用过程中容易老化,寿命较短,如图3-56所示,损坏前几乎无征兆或响声,损坏后会造成气门、导管甚至凸轮轴等零件损坏。因此正时皮带必须定期更换。正时皮带的更换周期是80000~100000km,柴油机一般为60000km。一般步骤如下:(1)转动曲轴皮带轮,将皮带轮缺口与机油泵外壳凸点处对正。(2)检查凸轮轴正时齿轮上的正时标记,确认凸轮轴正时齿轮K孔与凸轮轴轴承盖上的缺口对齐(一缸处于上止点位置)。上一页下一页返回任务五配气机构的检查与调整(3)拆卸曲轴皮带轮螺栓和曲轴皮带轮。(4)拆卸正时皮带下盖。(5)拆卸正时皮带导轮。(6)拆卸正时皮带张紧器和正时皮带。五、气缸压力的检测通过检测气缸压力,可以判断气缸的密封性。检查气缸压力的步骤如下:(1)确定曲轴箱内的机油黏度适当、油位正确,并且蓄电池充电适当。(2)拆卸发动机装饰盖。上一页下一页返回任务五配气机构的检查与调整(3)拆卸点火线圈和各缸火花塞。(4)按如下方法检查气缸压缩压力。①在火花塞孔内插入气缸压力表,如图3-57所示。②拉好手刹,挂入空挡,将离合器踏板踩到底。③完全踩下加速踏板(节气门在全开位置),然后起动发动机,测量压缩压力。④对各缸按①~④的步骤重复检测。气缸压力:标准压力为1200kPa,最小压力为1000kPa,各缸之间的压力差在98kPa以下。上一页返回任务六配气机构典型故障一、配气机构常见故障检测1.气门组检测气门与气门座在高温高压、润滑不良、冲击载荷条件下工作,产生机械磨损和化学腐蚀,气门杆弯曲变形,气门表面凹陷并出现麻点、积炭,导管烧蚀,座圈烧蚀松动,工作不正常,产生异响,功率下降,气门杆弯曲变形,一般用百分表测量,并铰削修磨气门及座圈。气门弹簧长期使用会导致弹性减弱、损伤、折断,气门关闭不严,发动机起动困难,功率下降,甚至使(顶置式)气门掉入气缸中,经检查达不到技术要求的应予更换。下一页返回任务六配气机构典型故障气门推杆润滑不良、磨损过限而折断、弯曲变形,导致气门关闭不严,使气缸不工作,应更换新件。摇臂及轴磨损过甚而松旷,气门关闭不严,并发出金属异响,应通过焊修或电镀修磨。气门挺杆润滑不良而致底部剥落、外圈表面擦伤,配合松旷,上、下运动发生偏斜、摇摆、异响,气门间隙发生变化,应修磨或更换。2.气门传动组检测凸轮轴受周期性不均衡负荷作用,凸轮外形高度磨损及弯曲变形,引起凸轮轴、轴颈和轴承表面磨损,配气准确性不良,气门脚间隙调整困难,充气不足,废气排不干净,功率下降,应校正,重新选配轴承。上一页下一页返回任务六配气机构典型故障正时齿轮磨损过限、齿隙变大、工作中产生异响噪声、配合间隙值超过0.15mm时应更换齿轮副。气门密封不良:所检测的气缸压缩压力过低,并将少量润滑油从火花塞座孔倒入气缸后重测,气缸压缩压力仍不变,即表明气门密封不良。造成这一故障的主要原因如下:(1)气门工作锥面烧蚀或积炭而凹凸不平。气门工作锥面的锥面角为45.5°。光磨后,再将气门与座圈一起进行研磨,直到气门密封性符合要求为止。当进、排气门头部边缘厚度小于0.8mm、1.0mm时,应更换进、排气门。上一页下一页返回任务六配气机构典型故障(2)气门座圈工作面过宽或凹凸不平。在气门工作锥面上涂一层红铅油,将气门放入气门导管中并让其自由落下2~3次(气缸盖下平面朝上),在气门工作锥面上便可看到其与气门座圈的接触痕带。接触痕带的宽度即为气门座圈工作面的宽度,其标准为1.0~1.8mm。气门座圈工作面过宽会使气门与座圈的接触应力减小,导致气门密封性下降;过窄,又易使气门工作锥面出现沟槽。若气门座圈工作面过宽,应用气门座圈铰刀进行铰削。铰削时,应使其工作面的宽度为1.4mm,下圆周(较大的圆周)直径分别为:进气门座为35mm,排气门座为32mm。座圈铰削后,应与气门一起进行研磨。气门座圈工作面上若有积炭,也需对其进行铰削。上一页下一页返回任务六配气机构典型故障(3)气门弹簧失效。气门弹簧失效是指气门弹簧在工作时不能使气门对气门座有足够的压力而影响二者间的密封性。为检测气门弹簧的性能,可在气门弹簧测试仪上检测气门弹簧的自由长度及安装长度(34.9mm)下的弹力。若其自由长度小于42.0mm或安装长度下的弹力小于222.5N,应更换气门弹簧。此外,还应用角尺检查气门弹簧在自由状态下的垂直度,若超过1.5mm,应予更换。(4)气门杆与气门导管间间隙过大。测取气门导管内径、气门杆外径,气门导管内径的最大值与气门杆外径的最小值之差即为气门杆与气门导管间的间隙,其标准是进气门为0.040~0.090mm,排气门为0.045~0.100mm。上一页下一页返回任务六配气机构典型故障若超过此标准,应更换气门及气门导管。更换时,先用铜冲从导管卡圈处敲断旧气门导管,再朝燃烧室方向冲下残留在气缸盖内的旧气门导管,然后压入新的气门导管,直到新气门导管上的卡圈碰到气缸盖为止。装好后,应用气门导管铰刀绞去管内的毛刺。(5)气门运动卡滞。气门关闭过程中,可能会因气门杆弯曲变形、气门杆上润滑油结焦(润滑油受热而炭化,并附在气门杆上)而使运动卡滞,导致气门关闭不严。若发现这种情况,应校直气门杆或清除气门杆上的结焦。3.气门开闭不及时检测上一页下一页返回任务六配气机构典型故障气门开闭不及时,进、排气门不能按所要求的配气相位及时开闭,都会使发动机功率下降。造成这一故障的原因主要是正时齿形带不能正常工作,如因其沾水而打滑、因其沾油膨胀伸长而变松、传动齿形带断裂或脱落等。为消除以上各故障,汽车每行驶10000km应对正时齿形带进行检查,如发现齿根折断或开裂、齿形带背面开裂或磨损、齿形带侧面磨损、带齿磨损、齿形带折断等损伤,应更换正时齿形带。为保证发动机正确的配气相位,在安装新正时齿形带时,必须使曲轴正时齿轮及凸轮轴正时齿轮上的正时记号与正时齿形带上的正时记号相互对正,并使正时齿形带有合适的张紧力。为此应:上一页下一页返回任务六配气机构典型故障(1)转动曲轴,使曲轴正时齿轮上的正时记号对准平衡轴齿轮罩上的正时记号。(2)转动凸轮轴,使凸轮轴正时齿轮上的正时记号对准气缸盖上的正时记号。(3)安装正时齿形带,装时不得使用螺丝刀之类的工具硬撬,应将齿形带背面上的正时记号对准平衡轴齿轮罩及气缸盖上的正时记号。(4)挂上张紧轮弹簧,依靠张紧轮弹簧的拉力将张紧轮压紧在正时齿形带上。(5)以19~30N·m的力矩拧紧张紧轮固定螺栓。(6)安放正时齿形带外挡圈,并使内、外挡圈的凸面相对。上一页下一页返回任务六配气机构典型故障4.气门脚检测发动机工作时若气门脚响,则是气门间隙过大所引起的。气门间隙过大会使气门晚开早关、开度不足,导致发动机进气量减少,从而使发动机功率下降。使用中,造成气门间隙过大的主要原因有气门间隙调整螺钉松动、凸轮轴凸轮磨损过大和凸轮轴弯曲等。气门间隙的检查与调整必须在发动机热态(冷却液温度90℃左右)、气门完全关闭状态下进行。检查、调整的顺序是:转动曲轴,使凸轮轴正时齿轮上的键槽朝发动机正上方(拆去上正时齿形带罩即可看到),此时第一缸活塞正位于压缩行程的上止点位置,可检查和调整第一缸正时齿轮上的键槽朝发动机的正下方,并检查和调整其余各气门的气门间隙。上一页下一页返回任务六配气机构典型故障检查时,在装气门间隙调整螺钉的一端按下摇臂,用厚薄规便可在气门摇臂的另一端与凸轮轴凸轮间测出气门间隙。进、排气门的气门间隙标准均为0.15mm(热机),若气门间隙超过此标准,应予调整。调整时,先松开气门间隙调整螺钉,在摇臂与凸轮轴凸轮间放入厚度为0.15mm的厚薄规,再拧紧气门间隙调整螺钉并锁紧。二、配气机构常见故障判断1.气门脚异响发动机中在任何转速下都能听到“嗒、嗒”的金属敲击声,响声连续并有节奏,怠速和中速时较为清晰明显,高速时声响杂乱。上一页下一页返回任务六配气机构典型故障发动机温度改变或断火时响声无变化,即可断定为气门脚异响,检查时可拆下气门室罩盖,在发动机怠速运转时,用手将推杆提起或在气门脚间隙处插入厚薄规,逐个气门进行试验。当插入到某个气门间隙中时响声消失或减弱,即为该气门脚间隙过大,应按技术规范调整。2.气门挺杆响发动机怠速运转时,从凸轮轴一侧发出有节奏的“嗒、嗒”声,响声清脆(把挺杆室盖打开听得更加明显)。断火试验,响声无变化;转速升高,响声减弱或消失,可判定为气门挺杆响。引起异响的一般原因为挺杆体外表面与其配合的衬套磨损过度而松旷,或其底部磨损与凸轮接触不良。应更换新件,必要时修磨凸轮轴凸轮。上一页下一页返回任务六配气机构典型故障3.气门烧蚀使用中如果感到行驶无力、油耗增加、化油器回火、排气管放炮和冒黑烟、低温激活不良等症状,多数是由气门烧蚀而密封不良引起的。发动机长时间在大负荷、高温条件下工作,超过了设计限度,引起气门早期磨损,破坏了气门的密封性,影响到气门散热,使之烧蚀。此外,发动机高温易引起润滑油与燃油氧化聚合和分解,在气门头和气门杆形成胶状沉积物,使气门密封面腐蚀。当发现气门烧蚀时,必须重新修磨气门及其座圈,必要时更换新件。4.正时齿轮响上一页下一页返回任务六配气机构典型故障正时齿轮响,一般是由于啮合间隙不当和个别牙齿损坏引起的。正时齿轮啮合间隙过大,发动机怠速运转时发出“嘎啦、嘎啦”的金属异响,转速越高,响声越大,高速时响声杂乱,不受断火和发动机温度的影响。当发动机怠速或用金属棒抵在齿轮室盖上察听时,响声较为明显。此响声是良性响声,一般可不排除;严重时可更换合适的齿轮副,以恢复其正常间隙。5.凸轮轴瓦响凸轮轴瓦响是一种发闷而有节奏的响声,同时在其附近常伴有振动。检查时可用起子头触在凸轮轴瓦附近,将耳朵贴在起子柄上听,反复变换发动机转速,即可听到异响并感到振动。上一页下一页返回任务六配气机构典型故障此响声多数是由轴与瓦配合间隙过大或磨损松旷引起的,应当拆检重新配瓦。三、配气机构常见故障维修1.汽车配气机构早期损坏的主要原因1)维修质量差维修质量差在维修作业中突出的问题是气门与气门座工作面加工质量达不到要求,造成工作面烧蚀、凹陷而早期损坏;凸轮轴轴承在刮削中,其配合间隙、接触面积、各轴承同心度达不到要求,加速磨损,出现异响而造成早期损坏;气门导管在更换新件时,铰削质量达不到规定要求,直接影响气门及气门座使用寿命。上一页下一页返回任务六配气机构典型故障2)维修数据应用不当维修中不能科学地选择维修数据是造成机件早期损坏的重要原因,如气门与气门座接触面宽度,规定进气门为1~2.2mm,排气门为1.5~2.5mm。但在维修中,人们往往认为宽一点比窄一点保险,习惯选用上限或接近上限值,因而刚修好的车气门工作面宽度就已接近使用极限了。再如气门脚间隙,一般扫地车规定为0.2~0.25mm,但在维护调整中也误认为间隙大一点比小一点好,因此,超上限使用。实际上间隙过大,不但会降低扫地车发动机的功率,而且还会出现敲击声(气门口自)而导致早期损坏。上一页下一页返回任务六配气机构典型故障2.维修中应注意的事项汽车配气机构在维修中手工作业较多,由于维修人员技术上的差异和认识上的偏差,维修质量很难达到规定要求。因此,在维修中应特别强调汽车配气机构的维修质量,并采取有效措施提高维修质量,以延长其使用寿命。1)气门的光磨在维修作业中,若气门出现烧蚀、麻点及凹陷,均应进行光磨(严重时需更换气门),通常在气门光磨机上进行,作业时应注意以下四个问题:(1)保证气门头与杆部同心,否则应先校直。(2)光磨量在能磨出完整锥面的前提下越小越好。上一页下一页返回任务六配气机构典型故障(3)尽量减小表面的表面粗糙度。(4)气门杆端部凹陷应予以磨平。2)气门座的铰削气门座铰削通常为手工作业,应特别重视以下三个问题:(1)在消除凹陷、斑点,能铰出完整锥面的基础上,铰削量越小越好。(2)铰削时用力要均匀,起刀和收刀要轻,少铰多观察,以保证较少的铰削量和较小的表面粗糙度。(3)与气门试配,确定好工作面位置和宽度。位置应调整到气门锥面的中下部,偏上或偏下可用上、下口铰刀进行调整。上一页下一页返回任务六配气机构典型故障工作面宽度,进气门可控制在0.9mm(规定为1~2.2mm),排气门可控制在1.4mm(规定为1.5~2.5mm)。实践证明,上述宽度在气门与气门座研磨后,进气门可达1mm,排气门可达1.5mm,均在规定宽度的下限,能大大提高其使用寿命。3)气门的研磨气门的研磨分为两种情况,一是气门与座只有轻微麻点,不需要光磨和铰削时的研磨;二是气门与气门座均已经过光磨和铰削后的研磨。前者先用粗金刚砂研磨,将麻点研磨掉后,再用细金刚砂研磨,最后涂上机油研磨,直至密封符合要求、宽度符合规定为止。上一页下一页返回任务六配气机构典型故障后者只有密封性达不到要求时才进行研磨,但操作时一定要注意,不要过分用力,严禁将气门上下敲打,否则将出现凹形砂痕,影响维修质量。4)气门导管的铰削气门杆与气门导管配合间隙是决定气门导管寿命的关键,因此当更换新的气门导管进行铰削时,应严格掌握好配合间隙,使用各车型规定间隙的下限,以有效延长使用寿命。5)凸轮轴轴承的刮削凸轮轴轴承的刮削属于手工作业,保证质量有一定难度。为使刮削方便,通常在气缸体外加工,因此应特别注意以下四个问题:上一页下一页返回任务六配气机构典型故障(1)要确定好轴承刮削后内孔的直径(用公式表述为:内孔直径=轴颈直径实测值+配合间隙下限值+轴承与座孔过盈量实测值)。(2)刮削中要尽量注意保持轴承内孔与外圆的同轴度。(3)边刮削边与轴颈试配(此时间隙为过盈量+配合间隙),并保证接触印痕分布均匀。(4)将轴承压入座孔时,应注意对正油孔。刮削后装入凸轮轴,转动数圈,视情况进行适当修整,接触面积应达到75%以上并分布均匀,间隙符合规定。6)气门脚间隙的调整上一页下一页返回任务六配气机构典型故障汽车配气机构各机件在正常使用中,随着零件的磨损,气门脚间隙将发生变化。如凸轮、气门杆端面及挺杆接触面磨损后间隙将变大,而气门头与气门座磨损后间隙又变小,因此,在调整中应取间隙的中间值。如规定为0.2~0.25mm,可实取0.22mm,这样既照顾了间隙变化的实际情况,又考虑了测量误差问题,可充分保证气门脚间隙作用的实现。7)气缸体密封不严发动机的缸体是由上、下两部分组成的,加上缸盖、油底壳,整个缸体共三道密封衬垫,其中以气缸衬垫和上、下缸体间垫尤为重要,若密封不严,则容易引起下列故障:上一页下一页返回任务六配气机构典型故障(1)发动机不起动,排气冒白烟。(2)发动机运转不正常,功率不足。(3)发动机过热。(4)油耗高。发现上述现象后,应对气缸盖、气缸体螺栓的拧紧力矩进行检查,并重新按紧固顺序和要求进行紧固。如故障仍不能排除,则需拆卸缸体,检查气缸衬垫,必要时更换气缸衬垫。3.积炭维修1)积炭形成的原因上一页下一页返回任务六配气机构典型故障(1)在发动机正常工作中,汽油和正常进入燃烧室的发动机机油,在供氧不足的条件下,不能在气缸内完全燃烧,产生油烟和润滑油烧焦的微粒。当发动机继续运转时,进一步受到氧化变成胶质,牢固地粘在活塞顶、活塞环、气门背面、进气管内面、节气门体和燃烧室内,等等。在高温的反复作用下,又将胶质变成沥青质、树脂质及炭质,从而形成积炭。(2)曲轴箱通风设置。为防止污染空气,汽车设计工程师们把发动机内部的废气直接引入进气歧管,随着新鲜空气一起进入燃烧室进行燃烧。上一页下一页返回任务六配气机构典型故障高温的油蒸气随新鲜空气一起充满进气歧管,一部分附着在管壁及气门背部,另一部分随进气流在进气门处与喷入的燃油混合形成混合气,进入燃烧室燃烧后被排出车外。(3)汽油在储存、运输过程中,容易和空气发生氧化反应,生成胶状物质,或者汽油本身胶质的含量就很高(汽油品质差),这些胶质随汽油通过车辆的燃油供给系统进入燃烧室内部,然后和汽油一同燃烧后,就会使燃油供给系统中的喷油器、发动机的燃烧室、活塞环槽、火花塞、进气门背部、进气道等部位产生很多积炭及油污等。上一页下一页返回任务六配气机构典型故障(4)拥堵的城市路况,使车辆始终处于走走停停的状态,发动机不能高转速运转,燃油或窜入燃烧室的润滑油也不可能百分之百燃烧,未燃烧的部分油料在高温和氧的作用下形成胶质,黏附在发动机内部的零件表面上,再经过高温作用形成积炭。(5)受电喷发动机控制特点的决定,气缸每次工作时都是先喷油再点火,当熄灭发动机的一瞬间点火马上被切断,但是这次工作循环所喷出的汽油却无法被回收,只能贴附在进气门和燃烧室壁上,汽油很容易挥发,但汽油中的蜡和胶质物却留了下来,长此以往汽油中的蜡和胶质物越积越厚,反复受热后变硬就形成了积炭。上一页